智能空調(diào)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書題目： 智能空調(diào)控制系統(tǒng) 學(xué)院系： 年級(jí)專業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱 摘 要智能空調(diào)控制系統(tǒng)是根據(jù)溫度傳感器采集室內(nèi)的環(huán)境溫度與系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值進(jìn)行比照，通過(guò)控制系統(tǒng)的預(yù)先設(shè)置，空調(diào)進(jìn)行自動(dòng)制冷或制熱，從而到達(dá)了智能控制的目的。根據(jù)人們對(duì)生活環(huán)境的要求和單片機(jī)的應(yīng)用特性，本文介紹了應(yīng)用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制的智能空調(diào)控制系統(tǒng)。智能空調(diào)控制系統(tǒng)主要由電源電路、液晶顯示電路、單片機(jī)控制電路、按鍵電路、控制指示電路等組成。其工作原理是溫度傳感器DS18B20采集室內(nèi)溫度傳送給單片機(jī)，單片機(jī)分析數(shù)據(jù)，控制智能空調(diào)加熱或制冷。 此系統(tǒng)可以通過(guò)按

2、鍵設(shè)置空調(diào)的溫度，使空調(diào)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加溫或降溫，也可以對(duì)系統(tǒng)預(yù)設(shè)一個(gè)溫度值，通過(guò)傳感器感知室內(nèi)溫度與智能空調(diào)的預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比照，通過(guò)單片機(jī)控制空調(diào)對(duì)室內(nèi)進(jìn)行加溫或降溫，到達(dá)智能空調(diào)的自動(dòng)控制功能。在定時(shí)功能啟動(dòng)的情況下，如果計(jì)時(shí)時(shí)間與定時(shí)時(shí)間相同，此時(shí)空調(diào)相應(yīng)的狀態(tài)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，把定時(shí)時(shí)間存在STC89C52單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM中，斷電后不會(huì)消失，直至通過(guò)按鍵去改變，到達(dá)了智能空調(diào)的定時(shí)功能。關(guān)鍵詞：智能空調(diào)；液晶顯示；STC89C52單片機(jī)；ds18b20溫度檢測(cè)芯片 目 錄1智能空調(diào)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)11.1智能空調(diào)控制系統(tǒng)11.2系統(tǒng)工作原理2系統(tǒng)功能模塊工作原理介紹2各功能要求實(shí)現(xiàn)的

3、工作原理22系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)52.1主控制模塊5主控制單元模塊設(shè)計(jì)5主控制單元工作原理52.2電源模塊設(shè)計(jì)6電源模塊概述6電源模塊的應(yīng)用62.3溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)7溫度傳感器的選取7DS18B20概述7溫度檢測(cè)單元電路82.4顯示模塊設(shè)計(jì)101602液晶顯示器概述10顯示模塊電路152.5模塊設(shè)計(jì)17鍵盤電路功能設(shè)定17矩陣鍵盤電路工作原理172.6外圍驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)計(jì)18驅(qū)動(dòng)電路18JQC-3FF繼電器183系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)204系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析234.1系統(tǒng)測(cè)試234.2系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析25結(jié) 論26心得體會(huì)27參考文獻(xiàn)27附 錄281 智能空調(diào)控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)本系統(tǒng)以單片機(jī)STC

4、89C52為核心，采用電源模塊、溫度采集、鍵盤輸入、液晶顯示、驅(qū)動(dòng)電路等，實(shí)現(xiàn)了基于空調(diào)溫度控制系統(tǒng)。把定時(shí)時(shí)間存入單片機(jī)EEPROM中，不易喪失。人機(jī)交互采用按鍵輸入、液晶顯示，界面友好，易于操作。 1.1 智能空調(diào)控制系統(tǒng)DS18B20溫度傳感器采集室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，并將信息反響給CPU，單片機(jī)分析并與設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使智能空調(diào)調(diào)節(jié)不同的工作狀態(tài)，單片機(jī)的工作狀態(tài)有加熱、制冷工作狀態(tài)。不同的按鍵S的功能設(shè)置為：S2為“加，S10為“減，S3啟動(dòng)/關(guān)閉，S5為啟動(dòng)智能空調(diào)制冷狀態(tài)，S6為調(diào)節(jié)走時(shí)按鍵，S7為啟動(dòng)智能空調(diào)暖風(fēng)工作狀態(tài)，S13為開(kāi)啟/關(guān)閉定時(shí)，S14為調(diào)節(jié)定時(shí)。系統(tǒng)

5、的結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1所示：?jiǎn)纹瑱C(jī) 液晶顯示 鍵盤輸入 溫度檢測(cè) 晶振電路 驅(qū)動(dòng)電路復(fù)位電路圖1-1 智能空調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 系統(tǒng)工作原理1.2.1 系統(tǒng)功能模塊工作原理介紹電源管理模塊將外部交流電通過(guò)整流變壓器及穩(wěn)壓芯片7805進(jìn)行穩(wěn)壓，以便提供給各個(gè)系統(tǒng)工作模塊，如DS18B20溫度傳感器、單片機(jī)主控制單元、液晶顯示單元、驅(qū)動(dòng)電路單元等。單片機(jī)STC89C52主控制單元負(fù)責(zé)整個(gè)智能空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行控制，通過(guò)人際交互單元按鍵及液晶顯示的系統(tǒng)功能設(shè)置，用1602液晶顯示器將室內(nèi)溫度顯示出來(lái)，并且可以通過(guò)按鍵進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)空調(diào)加熱或制冷的工作狀態(tài)設(shè)置，即到達(dá)智能空調(diào)的手動(dòng)控制功能。通過(guò)D

6、S18B20溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)室溫并通過(guò)1602液晶顯示器顯示室溫，并將室溫與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比照，實(shí)現(xiàn)空調(diào)自動(dòng)制冷或加熱，實(shí)現(xiàn)了智能空調(diào)的自動(dòng)控制功能。在定時(shí)功能啟動(dòng)的情況下，如果計(jì)時(shí)時(shí)間與定時(shí)時(shí)間相同，此時(shí)，空調(diào)相應(yīng)的工作狀態(tài)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。把定時(shí)時(shí)間存在STC89C52單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM中，斷電后不會(huì)消失，直至通過(guò)按鍵去改變，實(shí)現(xiàn)了智能空調(diào)的定時(shí)加熱或制冷功能。1.2.2 各功能要求實(shí)現(xiàn)的工作原理1、定時(shí)與時(shí)間顯示剛開(kāi)始上電時(shí)，1602液晶顯示器上產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間。此系統(tǒng)運(yùn)用單片機(jī)的定時(shí)器功能產(chǎn)生走時(shí)，采用的是二十四小時(shí)制，在一直通電的情況下，會(huì)一直加到23:59:59，然后清零從00:00:0

7、0重新開(kāi)始。假設(shè)開(kāi)啟定時(shí)功能，液晶右下角顯示定時(shí)時(shí)間，在顯示器的右上角顯示ON,未開(kāi)啟定時(shí)功能那么顯示 OFF。液晶顯示屏的顯示畫面，如表1-1所示：表1-1 未開(kāi)啟定時(shí)或開(kāi)啟定時(shí)功能，液晶顯示屏顯示結(jié)果0123456789101112131415OOFNF單片機(jī)得電后，其內(nèi)部定時(shí)器會(huì)立即開(kāi)啟，在軟件程序中設(shè)定其相應(yīng)的內(nèi)部定時(shí)器的存放器從而相應(yīng)的走時(shí)會(huì)比較準(zhǔn)確的記錄下來(lái)。2、溫度檢測(cè)與顯示DS18B20檢測(cè)的室內(nèi)溫度信號(hào)返回給單片機(jī)，單片時(shí)機(jī)相應(yīng)的處理此溫度信號(hào)，同時(shí)送往液晶顯示器顯示。提前設(shè)定的溫度值存在單片機(jī)ROM中，單片機(jī)處理后，也會(huì)在液晶上顯示。如表1-2所示，用*表示實(shí)時(shí)室內(nèi)溫度。表

8、1-2 液晶顯示屏顯示實(shí)時(shí)室內(nèi)溫度*為溫度值0123456789101112131415* 智能溫控就是感溫頭精確感應(yīng)，把室內(nèi)溫度的變化傳遞給中央控制芯片，由芯片控制系統(tǒng)使室內(nèi)溫度到達(dá)顯示屏上的設(shè)定溫度，使用者只需要自身的要求而去設(shè)定不同的溫度即可，以到達(dá)最大的智能化控制。3、鍵盤調(diào)節(jié)人機(jī)交互采用鍵盤輸入。通過(guò)鍵盤輸入指令，控制相應(yīng)的不同狀態(tài)的切換、時(shí)間定時(shí)長(zhǎng)短的設(shè)定。調(diào)整時(shí)間設(shè)定*表示光標(biāo)閃爍如表1-3所示。表1-3 液晶顯示的調(diào)整時(shí)間設(shè)定*為走時(shí)時(shí)間，為定時(shí)時(shí)間0123456789101112131415*：*：*：通過(guò)按鍵把定時(shí)的時(shí)間寫入單片機(jī)的EEPROM中，永久性保存。2 系統(tǒng)功能模

9、塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 主控制模塊2.1.1 主控制單元模塊設(shè)計(jì)系統(tǒng)主控制單元，采用AT89c52單片機(jī)為主控制芯片，主要包括AT89c52單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、下載電路、電源指示電路。2.1.2 主控制單元工作原理系統(tǒng)主控制單元如圖2-1所示：圖2-1 系統(tǒng)主控制單元功能電路STC89C52單片機(jī)具有256KB的程序存儲(chǔ)區(qū)、8KBFlashROM，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要，按鍵S1為復(fù)位按鍵，采用低電平復(fù)位，電容C3與電阻R10組成上電復(fù)位電路，為了提高串行通信波特率的準(zhǔn)確度，時(shí)鐘電路采用12MHZ的晶振和電容C1、電容C2組成振蕩電路。2.2 電源模塊設(shè)計(jì)2.2.1 電源模塊概述LM780

10、5是常用的三端穩(wěn)壓器，一般使用的是TO-220封裝，能提供DC 5V的輸出電壓，應(yīng)用范圍廣，內(nèi)含過(guò)流和過(guò)載保護(hù)電路。帶散熱片時(shí)能持續(xù)提供1A的電流，如果使用外圍器件，它還能提供不同的電壓和電流。2.2.2 電源模塊的應(yīng)用電源模塊電路如圖2-2所示。電源電路主要為系統(tǒng)提供工作圖2-2 電源模塊功能電路電源，總電源有220V輸入，通過(guò)變壓器和整流器輸出12V直流電源。但是這個(gè)直流電源很不穩(wěn)定，所以再用一個(gè)7805進(jìn)行穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定的5V直流電源。供單片機(jī)、lcd1602等使用。2.3 溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)2.3.1 溫度傳感器的選取溫度是一種最根本的環(huán)境參數(shù)，人民的生活舒適度與環(huán)境的溫度息息相關(guān)，DS

11、18B20裝置適用于人民的日常生活和工業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用的溫度測(cè)量。由半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20型單線智能溫度傳感器,屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，可廣泛用于工業(yè)、民用、軍事等領(lǐng)域的溫度測(cè)量及控制儀器、測(cè)控系統(tǒng)和大型設(shè)備中。DS18B20具有體積小，接口方便，傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)。采用數(shù)字溫度傳感器DS18B20，與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75ms和750ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線( 單線接口) 讀寫，溫度變換功率來(lái)源

12、于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源。因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單,可靠性更高，本錢更低。測(cè)量溫度范圍為-55+125。在-10+85，精度為±0.5。DS18B20的精度較差為±2?，F(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。2.3.2 DS18B20概述1DS18B20的性能特點(diǎn)：(1) 采用單總線專用技術(shù)，既可通過(guò)串行口線，也可通過(guò)其它I/O口線與微機(jī)接口，無(wú)須經(jīng)過(guò)其它變換電路，直接輸出被測(cè)溫度值9位二進(jìn)制數(shù)，含符號(hào)位。(2) 測(cè)溫范圍是-55+125。(3) 內(nèi)含64位經(jīng)過(guò)激光修正的只讀存儲(chǔ)器RO

13、M。(4) 適配各種單片機(jī)或系統(tǒng)機(jī)。(5) 用戶可分別設(shè)定各路溫度的上、下限。(6) 內(nèi)含寄生電源。2DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由4局部組成：64位光刻ROM，溫度傳感器，非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL，配制存放。DS18B20的管腳排列如圖2-3所示。圖2-3 DS18B20引腳圖3DS18B20引腳功能如下：NC(1 、2 、6 、7 、8腳) ：空引腳,懸空不使用。VDD3腳：可選電源腳，電源電壓范圍是35.5V。DQ4腳)：數(shù)據(jù)輸入/輸出腳,漏極開(kāi)路,常態(tài)下高電平。2.3.3 溫度檢測(cè)單元電路溫度檢測(cè)單元采用DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的檢測(cè)。功能電路如圖2-4所示，

14、溫度傳感器DS18B20將采集回來(lái)的數(shù)據(jù)經(jīng)P2.3口給AT89c52單片機(jī)，AT89c52單片機(jī)把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，送至1602液晶顯示器上顯示溫度。圖2-4 DS18B 20溫度檢測(cè)功能電路具體操作如下：1DS18B20初始化。(1) 數(shù)據(jù)線拉到低電平“0”。(2) 延時(shí)480微妙該時(shí)間的時(shí)間范圍可以從480到960微妙。(3) 數(shù)據(jù)線拉到高電平“1”。(4) 延時(shí)等待80微妙。如果初始化成功那么在15到60微妙時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)由DS18B20所返回的低電平“0”。根據(jù)該狀態(tài)可以來(lái)確定它的存在，但是應(yīng)注意不能無(wú)限的進(jìn)行等待，不然會(huì)使程序進(jìn)入死循環(huán)，所以要進(jìn)行超時(shí)判斷。(5) 假設(shè)CPU讀到了數(shù)

15、據(jù)線上的低電平“0”后，還要做延時(shí)，其延時(shí)的時(shí)間從發(fā)出的高電平算起第3步的時(shí)間算起最少要480微妙。2控制器寫時(shí)序。(1) 數(shù)據(jù)線先置“0”(2) 延時(shí)15微妙。(3) 按從低位到高位的順序發(fā)送數(shù)據(jù)(一次只發(fā)生一位)。(4) 延時(shí)60微妙。(5) 將數(shù)據(jù)線拉到高電平。(6) 重復(fù)15步驟，直到發(fā)送完整的字節(jié)。 (7) 最后將數(shù)據(jù)線拉高。3控制器讀時(shí)序。(1) 將數(shù)據(jù)線拉低“0”。(2) 延時(shí)6微妙。(3) 將數(shù)據(jù)線拉高“1”，釋放總線準(zhǔn)備讀數(shù)據(jù)。(4) 延時(shí)4微妙。(5) 讀數(shù)據(jù)線的狀態(tài)得到1個(gè)狀態(tài)位，并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(6) 延時(shí)30微妙。(7) 重復(fù)17步驟，直到讀完一個(gè)字節(jié)。2.4 顯示模

16、塊設(shè)計(jì)2.4.1 1602液晶顯示器概述1液晶顯示器簡(jiǎn)介液晶顯示器的主要工作原理是通過(guò)電流刺激液晶分子，從而產(chǎn)生點(diǎn)、線、面、并配合背部燈管構(gòu)成不同的顯示畫面。各種不同型號(hào)的液晶顯示器都是按照顯示字符的行數(shù)或者是液晶顯示器點(diǎn)陣的行、列數(shù)進(jìn)行命名的。例如：1602液晶顯示器所表述的意思就是，每行顯示16個(gè)字符，一共能夠有兩行進(jìn)行顯示字符。本設(shè)計(jì)就是應(yīng)用1602液晶顯示器進(jìn)行顯示溫度以及定時(shí)時(shí)間。液晶顯示器的英文名稱是Liquid Crystal Display，所以液晶顯示器又可以叫做LCD，以下的1602液晶顯示器都稱為L(zhǎng)CD1602。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式

17、液晶顯示器，LCD1602以并行操作方式占大多數(shù)，但是有的也并行操作方式和串行操作方式同時(shí)具有，用戶自行選擇并口或串口操作。2 LCD1602的根本參數(shù)及引腳功能:LCD1602分為帶背光和不帶背光兩種，基控制器大局部為HD44780，帶背光的比不帶背光的要厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差異，兩者尺寸差異，如圖 2-5 所示：圖2-5 LCD1602尺寸圖3LCD1602主要技術(shù)參數(shù)：(1)顯示容量:162個(gè)字符(2)芯片工作電壓:4.55.5V(3)工作電流:2.0mA(5.0V)(4)模塊最正確工作電壓:5.0V(5)字符尺寸:2.954.35(WH)mm4.引腳功能說(shuō)明:LCD1602采用標(biāo)

18、準(zhǔn)的14腳無(wú)背光或16腳帶背光接口，各引腳接口說(shuō)明如表2-1所示:第1腳：VSS為地電源。第2腳：VDD接5V正電源。第3腳：VL為液晶顯示器比照度調(diào)整端，接正電源時(shí)比照度最弱，接地時(shí)比照度最高，比照度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整比照度。第4腳：RS為存放器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)存放器、低電平時(shí)選擇指令存放器。表2-1 LCD1602引腳接口說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明編號(hào)符號(hào)引腳說(shuō)明1VSS電源地9D2數(shù)據(jù)口2VDD電源正極10D3數(shù)據(jù)口3VL液晶顯示偏壓11D4數(shù)據(jù)口4RS數(shù)據(jù)/命令選擇12D5數(shù)據(jù)口5R/W讀/寫選擇13D6數(shù)據(jù)口6E使能信號(hào)14D7數(shù)據(jù)口7D0數(shù)據(jù)口

19、15BLA背光源正極8D1數(shù)據(jù)口16BLK背光源負(fù)極第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳：背光源正極。第16腳：背光源負(fù)極。5LCD1602的指令說(shuō)明:LCD1602內(nèi)部的控制器共有11條控制指令,如表3-2所示。LCD1602液晶模塊的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。說(shuō)明：1為高電平、0

20、為低電平表3-2 LCD1602控制指令序號(hào)指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D01清顯示00000000012光標(biāo)返回000000001*3置輸入模式00000001I/DS4顯示開(kāi)/關(guān)控制0000001DCB5光標(biāo)或字符移位000001S/CR/L*6置功能00001DLNF*7置字符發(fā)生存貯器地址0001字符發(fā)生存貯器地址8置數(shù)據(jù)存貯器地址001顯示數(shù)據(jù)存貯器地址9讀忙標(biāo)志或地址01BF計(jì)數(shù)器地址10寫數(shù)到CGRAM或DDRAM10要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容11從CGRAM或DDRAM讀數(shù)11讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置。指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地

21、址00H。指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向。高電平右移，低電平左移。 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平那么無(wú)效。指令4：顯示開(kāi)關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。 C：控制光標(biāo)的開(kāi)與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無(wú)光標(biāo)。B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍。指令5：光標(biāo)或顯示移位。S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)。指令6：功能設(shè)置命令。 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線。 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示。 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣

22、字符。指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置。指令8：DDRAM地址設(shè)置。指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。指令10：寫數(shù)據(jù)。指令11：讀數(shù)據(jù)。6LCD1602的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表：液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否那么此指令失效。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符，圖2-7是LCD1602的內(nèi)部顯示地址。在對(duì)液晶模塊的初始化中要先設(shè)置其顯示模式，在液晶模塊顯示字符時(shí)光標(biāo)是自動(dòng)右移的，無(wú)需人工干預(yù)。每次輸入指令前都要判斷液晶模

23、塊是否處于忙的狀態(tài)。圖2-7 LCD1602內(nèi)部顯示地址LCD1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器CGROM已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，如圖3-7所示，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比方大寫的英文字母“A的代碼是01000001B41H，顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“A。7. LCD1602的一般初始化復(fù)位過(guò)程：寫指令38H：顯示模式設(shè)置寫指令08H：顯示關(guān)閉寫指令01H：顯示清屏寫指令06H：顯示光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置寫指令0CH：顯示開(kāi)及光標(biāo)設(shè)置2.4.2 顯示模塊電路在該系統(tǒng)中顯示用到的是LCD1

24、602液晶顯示器。液晶顯示器以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧的諸多優(yōu)點(diǎn)，在各種小系統(tǒng)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。LCD1602是指顯示的內(nèi)容為16×2,即可以顯示2行，每行16個(gè)字符液晶模塊顯示字符和數(shù)字。圖2-8 LCD1602與單片機(jī)接線電路圖2.5 模塊設(shè)計(jì)2.5.1 鍵盤電路功能設(shè)定鍵盤電路圖如圖2-9所示。圖2-9 鍵盤電路圖按鍵S116組成矩陣鍵盤與單片機(jī)AT89c52的P3口相連接。S2為“加，S10為“減，S3啟動(dòng)/關(guān)閉，S5為啟動(dòng)智能空調(diào)制冷狀態(tài)，S6為調(diào)節(jié)走時(shí)按鍵，S7為啟動(dòng)智能空調(diào)暖風(fēng)工作狀態(tài)，S13為開(kāi)啟/關(guān)閉定時(shí)，S14為調(diào)節(jié)定時(shí)。2.5.2 矩陣鍵盤

25、電路工作原理矩陣鍵盤采用動(dòng)態(tài)掃描的方式：首先給P3.0口低電平，然后逐列掃描，如果S1鍵按下那么P3.4口為低電平；然后給P3.1口低電平，再逐列掃描，以此類推，直到P3.3為低電平，掃描完一次矩陣鍵盤。2.6 外圍驅(qū)動(dòng)電路模塊設(shè)計(jì)2.6.1 驅(qū)動(dòng)電路 本系統(tǒng)中AT89c52單片機(jī)根據(jù)讀取的按鍵值，做出不同的響應(yīng)動(dòng)作。單片機(jī)只是一個(gè)主控方，他的強(qiáng)大功能必須依靠外圍器件驅(qū)動(dòng)才能完成，所以本設(shè)計(jì)中通過(guò)三極管VT1(8550)，繼電器K1后，驅(qū)動(dòng)智能空調(diào)的啟動(dòng)/停止功能，最終使室內(nèi)的溫度保持在一個(gè)人為感覺(jué)良好的理想狀態(tài)。通過(guò)控制繼電器的通/斷即可到達(dá)智能空調(diào)智能控制的要求。驅(qū)動(dòng)電路圖如圖2-10所示

26、。圖2-10 驅(qū)動(dòng)電路圖2.6.2 JQC-3FF繼電器繼電器的工作原理實(shí)質(zhì)是通過(guò)低電壓、小電流控制高電壓、大電流。JQC-3FF-5V繼電器的觸點(diǎn)形式是一開(kāi)一閉。繼電器的工作參數(shù)如表3-4所示。表2-4 繼電器工作參數(shù)額定電壓：DC-12V額定電流：12觸點(diǎn)切換電流：10觸點(diǎn)切換電壓：1防護(hù)特征：塑封式觸點(diǎn)負(fù)載：大功率應(yīng)用范圍：電磁型號(hào)：JQC-3FF-5VDC-1ZS(551)觸點(diǎn)形式：一開(kāi)一閉3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)思想，使程序便于移植。系統(tǒng)程序主要包括主程序、系統(tǒng)宏定義、鍵盤處理函數(shù)、LCD顯示函數(shù)、溫度檢測(cè)、系統(tǒng)控制算法函數(shù)。首先系統(tǒng)上電后啟動(dòng)系統(tǒng)功能，此

27、時(shí)處于待機(jī)狀態(tài)，S3按下后液晶顯示器顯示，空調(diào)開(kāi)始工作，然后可以通過(guò)人機(jī)交互選擇系統(tǒng)所運(yùn)行的功能。系統(tǒng)上電后自動(dòng)開(kāi)始走時(shí)，開(kāi)機(jī)后顯示器顯示時(shí)間、室內(nèi)溫度確定值、設(shè)定值以及定時(shí)時(shí)間。通過(guò)人機(jī)交互選擇系統(tǒng)所運(yùn)行的功能，確定這些數(shù)值是否需要進(jìn)行改動(dòng)。當(dāng)上述所有數(shù)值設(shè)定好后，再次通過(guò)人機(jī)交互選擇系統(tǒng)所運(yùn)行的功能，把所定時(shí)的時(shí)間寫入到單片機(jī)的EEPROM中，把定時(shí)功能開(kāi)啟。智能空調(diào)控制系統(tǒng)的主程序流程圖，如圖3-1所示：開(kāi)始調(diào)用鍵盤程序DS18B20檢測(cè)溫度 判斷按鍵做出相應(yīng)處理液晶顯示有按鍵？NY圖3-1主程序流程圖智能空調(diào)控制系統(tǒng)按鍵局部的子程序流程圖，如圖3-2所示：圖3-2 按鍵局部的子程序流程

28、圖液晶顯示局部的子程序流程圖，如圖3-3所示：圖3-3液晶顯示局部的子程序流程圖4 系統(tǒng)測(cè)試及結(jié)果分析通過(guò)兩周的設(shè)計(jì)和制作，本系統(tǒng)成功地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求。為驗(yàn)證系統(tǒng)的功能和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，下面通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行功能驗(yàn)證。4.1 系統(tǒng)測(cè)試1.首先上電，液晶顯示器不顯示。2.S3按下后顯示走時(shí)，定時(shí)、實(shí)際溫度值等。3.按下S7按鍵，開(kāi)啟暖風(fēng)模式,右上角顯示1. 4. 按下S13按鍵，開(kāi)啟定時(shí)模式。5. 定時(shí)模式開(kāi)啟時(shí)，按下S14按鍵，可調(diào)節(jié)定時(shí)時(shí)間。此時(shí)光標(biāo)閃爍。按下S2或S9可調(diào)節(jié)時(shí)間。6. 按下S6按鍵，光標(biāo)在時(shí)間處閃爍，此時(shí)按下S2或S9可調(diào)節(jié)時(shí)間。4.2 系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析通過(guò)以上的測(cè)試數(shù)據(jù)

29、分析，可以得出以下結(jié)論:1、本系統(tǒng)的走時(shí)功能，定時(shí)功能得以實(shí)現(xiàn)。2、本裝置使用了矩陣鍵盤。按鍵簡(jiǎn)潔方便，滿足人們的習(xí)慣?？蓪?shí)現(xiàn)各個(gè)功能的調(diào)節(jié)與運(yùn)行。3、走時(shí)精確度較高，與現(xiàn)實(shí)的時(shí)間相差甚小，可以完全作為一個(gè)電子鐘使用。走時(shí)精確，而就會(huì)減小定時(shí)長(zhǎng)短的失誤，更加精確化。利用單片機(jī)的自身資源，節(jié)省了本錢，減少了外圍電路的設(shè)計(jì)。4、溫度傳感器檢測(cè)的實(shí)時(shí)溫度準(zhǔn)確度較高，可以使室內(nèi)溫度始終保持在一個(gè)比較理想的狀態(tài)中，使人們的生活更加舒適。5、在本設(shè)計(jì)中，為了防止在溫控點(diǎn)上壓縮機(jī)頻繁的啟動(dòng)/關(guān)閉，影響其壽命，溫控的精度誤差控制在1攝氏度。實(shí)踐證明，這對(duì)室內(nèi)的溫度并沒(méi)有明顯的影響。結(jié) 論本論文分析了智能空調(diào)控

30、制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，總結(jié)全文，主要的研究工作有以下幾個(gè)方面： 1、對(duì)智能空調(diào)控制系統(tǒng)的原理和組成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，確定了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。2、對(duì)智能空調(diào)控制系統(tǒng)的控制過(guò)程做了準(zhǔn)確的算法分析，包括檢測(cè)過(guò)程中的實(shí)時(shí)溫度、按鍵復(fù)用、驅(qū)動(dòng)等，通過(guò)上述分析最終通過(guò)程序算法實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制控制。3、對(duì)鍵盤詳細(xì)的分析，采用內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘供顯示屏顯示，使其可作為一臺(tái)精度較高的電子時(shí)鐘使用。這樣節(jié)省了本錢。4、以AT89c52最小系統(tǒng)板為控制系統(tǒng)，進(jìn)行并完成了系統(tǒng)要求所需的各硬件模塊的原理圖，并做了相應(yīng)的硬件制作調(diào)試。采用了DS18B20溫度傳感器檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度狀態(tài)，使數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，并對(duì)DS18B20溫度

31、傳感器進(jìn)行了精確的控制，提高了檢測(cè)系統(tǒng)的可靠性。5、完成了相關(guān)的分析算法程序和各功能模塊的應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了溫度控制。整個(gè)軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化、結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，使程序便于移植。6、分析了控制系統(tǒng)中可能存在的各種干擾源，在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，采用硬件和軟件抗干擾技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)，保證了控制系統(tǒng)的可靠性。 1 譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社,2005.07。2 7805電壓轉(zhuǎn)換模塊使用說(shuō)明書。3 DS18B20溫度傳感器使用手冊(cè)。4 LCD1602液晶顯示模塊使用說(shuō)明書。5 數(shù)字電子技術(shù)根底。常丹華 主編6 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)。張淑清等編著7 百度文庫(kù)以及網(wǎng)上的各種資料

32、。 附 錄附錄1 系統(tǒng)主程序/包含所需頭文件#include<reg52.h>#include"LCD1602.h"#include"ds18b20.h"#define uint unsigned int#define uchar unsigned char/uchar key_value;sbit led=P22; /電源指示燈uchar p; /定時(shí)中斷參數(shù)uchar key_scan(); /矩陣鍵盤掃描/*定時(shí)中斷初始化*/void dszd_init()TMOD=0x01;TR0=1;TH0=(65535-10000)/256;TL

33、0=(65535-10000)%256;ET0=1;EA=1;/*空調(diào)啟動(dòng)停止*/uchar start()if(key_value=2) /按鍵s3按下 翻開(kāi)/關(guān)閉空調(diào)delay(500); /延時(shí)500mskey_value=0;s3num+;s3num=s3num%2;if(s3num=1)begin=1;if(s3num=0)begin=0;if(s3num=1&&r=1&&s1num=0&&s2num=0) /開(kāi)關(guān)翻開(kāi)/并且開(kāi)啟定時(shí)并且沒(méi)有進(jìn)行調(diào)試if(hour=hour_1&&min=min_1)begin=0;s3n

34、um=0;return begin;/*室溫與設(shè)定溫度比較*/void compare()if(cold=0)/制冷模式下if(temper-temp>1)|(temp-temper>1)jidianqi_1=1;/溫差大于一度 啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)if(temper=temp)/室內(nèi)溫度等于設(shè)定溫度 關(guān)閉/電動(dòng)機(jī)jidianqi_1=0;if(hot=0)/暖風(fēng)模式下if(temper-temp>1)|(temp-temper>1)jidianqi_2=1;/溫差大于一度 啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)if(temper=temp)/室內(nèi)溫度等于設(shè)定溫度 關(guān)閉電動(dòng)機(jī)jidianqi_2=0;/*主

35、程序*/void main()dszd_init(); /開(kāi)定時(shí)中斷 while(1)key_scan();/開(kāi)矩陣鍵盤掃描start();write_com(0x08);/關(guān)閉顯示jidianqi_1=0;jidianqi_2=0;/啟動(dòng)前電機(jī)關(guān)閉cold=0;hot=0; / 制冷/暖風(fēng)指示燈關(guān)閉while(begin)init(); /初始化液晶顯示cold=0; /默認(rèn)為制冷模式hot=1;while(begin)led=1; /電源指示燈一直亮write_hms(0,hour);write_hms(3,min);write_hms(6,sec);/顯示時(shí)間key_scan(); /矩

36、陣鍵盤掃描start(); /掃描空調(diào)開(kāi)啟/關(guān)閉lcd_mode(); /工作模式LCD_scan();/更新液晶時(shí)間顯示lcd_temp();/更新液晶溫度顯示dingshi();/定時(shí)時(shí)間顯示和調(diào)節(jié)LcdDisplay(Ds18b20ReadTemp();/溫度檢測(cè)compare();/溫度比較，控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)/關(guān)閉/*定時(shí)中斷*/void Timer0() interrupt 1TH0=(65536-10000)/256; TL0=(65536-10000)%256;p+;if(p=100)p=0;sec+;if(sec=60)sec=0;min+;if(min=60)min=0;hou

37、r+;if(hour=24)hour=0; 子程序LCD1602.h#ifndef _LCD1602_H_#define _LCD1602_H_#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar key_value;sbit cold=P20;/綠燈時(shí)制冷指示燈sbit hot=P21;/紅燈為暖風(fēng)指示燈sbit jidianqi_1=P11;sbit jidianqi_2=P12;/*定義液晶顯示器*/sbit LCDE=P27;sbit LCDRS=P26;sbit LCDRW=P25;uchar num,s1num,s2nu

38、m,s3num,r;uchar hour,min,sec,hour_1=1,min_1;uchar temper=26;uchar shi,ge;uchar begin;uchar code table_1="27 / /26 OFF 0" /液晶顯示器第一行顯示結(jié)果uchar code table_2="00:00:00 00:00" /液晶顯示器第二行顯示結(jié)果void delay(uint z) /1ms延時(shí)函數(shù)uint i,j;for(i=0;i<z;i+)for(j=0;j<110;j+);/*矩陣鍵盤掃描程序*/uchar key_

39、scan()uchar table=0,i;for(i=0;i<4;i+)P3=(0x10<<i);table=P3;table=table&0x0f;if(table!=0x0f)delay(5); /去抖table=P3; /區(qū)分獨(dú)立鍵盤table=table&0x0f;if(table!=0x0f)switch(table)case 0x0e:key_value=0+i;break;case 0x0d:key_value=4+i;break;case 0x0b:key_value=8+i;break;case 0x07:key_value=12+i;br

40、eak;while(table!=0x0f) /松手檢測(cè) table=P3;table=table&0x0f;return key_value;/*液晶顯示器寫命令*/void write_com(uchar com) LCDRS=0;LCDRW=0;P0=com;delay(5);LCDE=1;delay(5);LCDE=0;/*液晶顯示器寫數(shù)據(jù)*/void write_data(uchar date) LCDRS=1;LCDRW=0;P0=date;delay(5); /延時(shí)5msLCDE=1;delay(5);LCDE=0;/*液晶顯示器初始化*/void init() LCDE

41、=0;write_com(0x38); /顯示模式設(shè)制write_com(0x0c); /開(kāi)顯示 不顯示光標(biāo) 光標(biāo)不閃爍write_com(0x06); /當(dāng)讀或?qū)懸粋€(gè)字符后地址指針加一，且光標(biāo)加一 整屏不移動(dòng)write_com(0x01); /顯示清屏write_com(0x80); /設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)指針地址for(num=0;num<16;num+)write_data(table_1num);delay(20); /延時(shí)20 mswrite_com(0x80+0x40); /重新設(shè)置數(shù)據(jù)指針 換行for(num=0;num<16;num+)write_data(table_2num

42、);delay(20);/*/void write_hms(uchar add,uchar date)uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x40+add);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);/*/void write_temp(uchar date)uchar shi,ge;shi=date/10;ge=date%10;write_com(0x80+0x07);write_data(0x30+shi);write_data(0x30+ge);/*調(diào)整液晶顯示器時(shí)間*/void L

43、CD_scan() uchar panduan_1; if(key_value=5) / 按鍵S6摁下panduan_1=1;/delay(50); /延時(shí)50mswhile(panduan_1)if(key_value=5)delay(500); /延時(shí)500ms 防止加的過(guò)快s1num+;key_value=0;if(s1num=1)TR0=0;/停止時(shí)間計(jì)時(shí)write_com(0x80+0x40+1);/重新設(shè)置數(shù)據(jù)指針 換行write_com(0x0f);/顯示光標(biāo) 光標(biāo)閃爍if(s1num=2)write_com(0x80+0x40+4);if(s1num=3)write_com(0

44、x80+0x40+7);if(s1num=4)s1num=0;write_com(0x0c);TR0=1;panduan_1=0; /判斷標(biāo)志位清零 退出時(shí)間調(diào)節(jié)if(s1num!=0)if(key_value=1) /按鍵S2按下delay(500);/延時(shí)500ms 防止加的過(guò)快key_value=0;if(s1num=1)hour+;if(hour=24)hour=0;write_hms(0,hour); /光標(biāo)在小時(shí)處閃爍write_com(0x80+0x40+1);/使光標(biāo)再回到小時(shí)處閃爍if(s1num=2)min+;if(min=60)min=0;write_hms(3,min)

45、; /光標(biāo)在分處閃爍write_com(0x80+0x40+4);/光標(biāo)再回到分處閃爍if(s1num=3)sec+;if(hour=60)sec=0;write_hms(6,sec);/光標(biāo)在秒處閃爍write_com(0x80+0x40+7);/光標(biāo)再回到秒處閃爍if(key_value=9) /按鍵S10按下delay(500);/延時(shí)500ms防止減的過(guò)快key_value=0; if(s1num=1)hour-;if(hour=-1)hour=23;write_hms(0,hour); /光標(biāo)在小時(shí)處閃爍write_com(0x80+0x40+1); /使光標(biāo)再回到小時(shí)處閃爍if(s1num=2)min-;if(min=-1)min=59;write_hm